动力锅炉水冷壁管失效原因分析.pdf

第6期
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动力锅炉水冷壁管失效原因分析
郭庆峰
(大庆炼化公司动力ー厂,黑龙江大庆163411)
[摘要]对大庆炼化公司动力ー厂5“锅炉水冷壁管失效原因分析表明,失效由该水冷壁管产生魏氏组织铁素体及锅炉低负
荷运行等原因造成。2012年对锅炉进行大修,更換了水冷壁管,结合失效原因对今后锅炉的运行管理提出了建议,以确
保锅炉安全运行。
[关键词]动力锅炉;水冷壁管;失效原因;魏氏组织;低负荷;运行
大庆炼化公司动力ー厂5“锅炉型号HG-呈黑灰色,其余部位也覆盖了一层红黑色腐蚀产
130/3.82-Y1,系单锅筒自然循环燃油燃气蒸汽物,内表面呈现较多凹凸不平的麻坑,如图3。
锅炉,额定过热器蒸汽温度450℃,操作温度
400~450℃;额定过热器蒸汽压力3.82MPa,操
作压力3.2~3.7MPa。水冷壁为光管式,钢管规格
p60×3mm,材质20°钢,共296根。
1失效情况简介
在正常巡检中发现炉底保温滲水,经检査发
现前墙水冷壁左侧第44根有漏点,如图1所示。锅
炉水冷壁管放水后进行补漏处理。两天后前墙水
冷壁左侧第40根和第41根陆续出现漏点,锅炉水
冷壁管放水后进行补漏处理,并抽取北侧左第37
图2水冷壁管外表面腐蚀情况
根、南侧左第28根、后侧左第75根水冷壁管进行
检测。
图1前墙水冷壁漏点情况
图3水冷壁管内表面腐蚀情况
2水冷壁管取样分析
2.2金相检验
2.1宏观检验
检验标准:GB/T13298-91,腐蚀方法为4%硝
送检试样为一段泄漏的带圆孔的水冷壁管
酸酒精,检验设备为奧林巴斯PME3倒置式金相显
残片,圆孔呈喇叭状,圆孔由内表面向外表面凸
微镜和S-3400N扫描电子显微镜。
起,圆孔周围减薄明显。用肉眼观察,发现水冷2.2.1扫描电镜及能谱分析
壁管外表面被一层红褐色腐蚀产物覆盖,圆孔周
围存在较多大小不一的凹坑,如图2。用肉眼观
作者简介:郭庆峰(1984-),男,黑龙江宝清人,2008年7月
察水冷壁管内表面,发现水冷壁管内表面大部分
毕业于佳木斯大学热能与动力工程专业,助理工程师。现在大庆炼
化公司动力ー厂动力ー车间任设备技术员。
58-圖腐蚀防护
石油和化工设备
2013年第16卷
将水冷壁管泄漏部位制成扫描电镜试样,装
入扫描电子显微镜内进行高倍观察。水冷壁管外
表面泄漏处存在明显塑性变形,见图4。泄漏点附
近覆盖着大量泥滩状腐蚀产物,见图5,继续对腐
蚀产物放大观察,发现腐蚀产物表面存在大量大
小不一的四坑,见图6。
对外表面的腐蚀产物进行能谱分析,发现外
程1926=光标0000
表面腐蚀产物主要为铁氧化物,另外还含有少量
图7水冷壁管外表面能谱分析图
磷元素,分析结果见图7。
对水冷壁管内表面进行观察,发现水冷壁管
泄漏处由管内向管外逐步发展,形态为孔蚀形成
的蚀坑,内表面泄漏处周围还存在许多大小、深
浅不一的腐蚀坑。内表面腐蚀产物已产生龟裂
对内表面腐蚀产物进行能谱分析,发现内表
面腐蚀产物同样主要为铁的氧化物,还有少量的
Ca、P元素,分析结果见图8。
340020,OkV8.6mmnx45SE3/13201209:59
1.00
图4×45
P
量程1926c光标0000
8水冷壁管内表面能谱分析图
将水冷壁管沿纵向磨平后装入扫描电子显
微镜,观察水冷壁管纵向界面,发现水冷壁管内
外表面存在较多腐蚀凹坑,管壁最薄处壁厚仅剩
约1.8mm,见图9,内表面腐蚀坑最深处约为0.1
mm,见图10。
2.2.2微观检验
将泄漏的水冷壁管制成微观金相试样,未腐
340020.0kV10.3mmx250SE3/13/2012
图
蚀前用金相显微镜观察,未见到超标缺陷。金相
5×250
试样经4%硝酸酒精浸蚀后观察,显微组织为魏氏
组织铁素体+珠光体。
2.3钢管纵向力学性能分析
3
53400200 V 8.9mm x5005E31320121000
100um
6340020.okV9.mmx405E3/1320121030
图6×500
图9×40
第6期
郭庆峰动力锅炉水冷壁管失效原因分析
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3.3锅炉水质影响
锅炉炉水中的杂质沉积在汽包和水冷壁联箱
底部流速缓慢处或粘附在水冷壁管斜坡管和下部
管内壁上,形成水垢。进入炉水中的酸性物质沉
积在垢下,产生垢下腐蚀,垢下腐蚀的实质是介
质浓缩腐蚀。如果锅炉给水的溶解氧含量超标
在水冷壁管中会发生氧腐蚀,腐蚀产物在水冷壁
中沉积结垢。
3.4溶解氧腐蚀
S340020.k10.1mmx300SE3/13/201210:28
图10×300
锅炉停用后,外界空气大量进入锅炉水系统
内,此时锅炉虽已放水,但在锅炉金属表面上附
表1钢管力学性能
着一层水膜,空气中的氧便溶解在此水膜中,达
抗拉强度a』屈服强度a伸长率%到饱和状态,很容易引起溶解氧的腐蚀,其腐蚀
标准值
速度要比运行期间快得多。如果锅炉金属表面上
410-550
≥245
≥20
GB3087
再有溶于水膜的盐垢,腐蚀性会更强。
实验值
415
250
4预防措施及建议
2.4取样分析
(1)经对5“锅炉水冷壁管进行3次取样分析,
通过对泄漏水冷壁管的分析发现,水冷壁管都存在力学性能指标较低,部分水冷壁管减薄,
局部区域存在明显减薄,尤其是水冷壁管内表面存在魏氏组织铁素体。为此,2012年对5“锅炉水冷
腐蚀产物含有较多的氧元素,可知该水冷壁管的壁管进行更换,新水冷壁管经检测合格
腐蚀为氧腐蚀所致。Ca、P等元素在管内表面的沉
(2)利用激波吹灰系统及定时加ZH0002除垢
积会改变锅炉水的pH值,加快腐蚀速率。
剂(清焦剂)等方法,清除受热面积灰,提高锅
GB3087-2008《低中压锅炉用无缝钢管》规炉效率。
定:水冷壁管不应出现魏氏组织铁素体。魏氏组
(3)定期对锅炉炉水进行化验,严格执行锅
织铁素体的存在会使钢的强度、塑性、初性随之炉排污规定,确保含氧量及pH值等指标合格,防
下降。对照标准,该水冷壁管试样的力学性能指止锅炉设备腐蚀。
标均为标准规定的下限值。
4)采用干法保护即充氮保护措施。将氧气
3运行管理状况分析
完全隔绝开,使氧气无法进行腐烛。备用锅炉可
立即投入运行,简化操作手续。
锅炉运行过程中有众多原因造成水冷壁管腐
(5)在生产调整时应充分考虑低负荷运行对
蚀、减薄、泄漏等现象发生,主要原因有:
锅炉的危害,尽量避免锅炉在低负荷下运行,保
3.1低负荷运行
持锅炉在高效区负荷运转。
为保降障装置对蒸汽的需求,要经常调整锅炉
运行负荷,就会出现锅炉低负荷运行状态。长时
间的低负荷运行会引起水冷壁泄漏、爆管,定压
◆参考文献
运行时,低负荷自然循环造